Il progetti basati su microcontrollori o altri progetti elettronici ed elettrici sono progettati utilizzando alcuni componenti di base in elettricità ed elettronica, che sono classificati come elementi. Gli elementi che immagazzinano o dissipano energia chiamati elementi passivi e gli elementi che forniscono o alimentano il flusso di energia controllato sono chiamati elementi attivi. Questi elementi di base includono Resistenze elettriche , Induttori, diversi tipi di diodi inclusi diodi a cristallo, diodi Gunn, diodi Peltier, diodi Zener, diodi Tunnel, diodi Varactor, ecc. Trasformatori, condensatori, semiconduttori, transistor, tiristori, circuiti integrati, Dispositivi optoelettronici , Tubi a vuoto, sensori, memristor, trasduttori, rilevatori, antenne e così via. In questo articolo, discuteremo del componente Crystal diode più frequentemente utilizzato.

Diodo di cristallo

Diodo a cristalli di germanio

Il diodo semiconduttore o diodo a giunzione P-N è un dispositivo a due terminali che consente alla corrente di fluire solo in una direzione e blocca il flusso di corrente in un'altra direzione. Questi due terminali sono anodo e catodo. Se la tensione anodica è maggiore della tensione del catodo, il diodo inizia la conduzione. Il diodo di cristallo è anche chiamato diodo a baffi di gatto o diodo a punto di contatto o cristalli. Questi dispositivi a semiconduttore a microonde a diodi furono sviluppati durante la seconda guerra mondiale per essere utilizzati nel ricevitori e rilevatori a microonde .

Circuito a diodi di cristallo funzionante

Il funzionamento del diodo a cristallo dipende dalla pressione di contatto tra il cristallo semiconduttore e il punto. Consiste di due sezioni: un piccolo cristallo rettangolare di silicio di tipo N con una sezione e un sottile filo di rame-berillio, fosforo di bronzo e tungsteno chiamato filo di baffo di gatto che preme contro il cristallo per formare un'altra sezione. Per formare una regione di tipo P attorno al cristallo, una grande corrente viene trasmessa al cristallo di silicio dal baffo di gatto durante la fabbricazione del diodo a cristallo o del diodo di contatto. Quindi, si forma una giunzione PN e si comporta in modo simile alla normale giunzione PN.

Punto di contatto diodo

“fermi e infradito differenza ”

Ma le caratteristiche del diodo a cristallo sono diverse dalle caratteristiche del diodo a giunzione PN. Nella condizione di polarizzazione diretta, la resistenza del diodo di contatto è elevata rispetto al diodo a giunzione PN generale. Nella condizione di polarizzazione inversa, in caso di diodo a contatto puntuale, il flusso di corrente attraverso il diodo non è indipendente dalla tensione applicata al cristallo come nel caso del diodo di giunzione. La capacità tra il baffo di gatto e il cristallo è inferiore rispetto alla capacità del diodo di giunzione tra entrambi i lati del diodo. Pertanto, la reattanza a causa della capacità è elevata e ad alta frequenza scorre una corrente capacitiva molto piccola nel circuito.

Simbolo schematico del diodo a cristallo

In generale, sappiamo che il diodo a giunzione P-N o il diodo semiconduttore conduce quando la tensione anodica è maggiore della tensione catodica. Il circuito può essere realizzato in tre modi: modello approssimativo, modello semplificato e modello ideale. Di seguito è mostrato il circuito del diodo a cristallo funzionante per ciascun modello. Se applichiamo una tensione diretta Vf, le caratteristiche del diodo come Vf vs If sono mostrate in figura.

Modello approssimativo

Il modello approssimativo del circuito del diodo a cristallo consiste in un diodo ideale collegato in serie, una resistenza diretta Rf e una barriera potenziale Vo. Il diodo vero e proprio deve superare la potenziale barriera Vo e la caduta interna VfRf. La caduta di tensione appare attraverso il diodo a causa della corrente se scorre attraverso la resistenza interna Rf.

Modello approssimativo

Il diodo inizia la conduzione solo se la tensione diretta applicata Vf supera la potenziale tensione di barriera Vo.

Modello semplificato

In questo modello, la resistenza interna Rf non viene considerata. Quindi, il circuito equivalente è costituito solo dalla barriera potenziale Vo. Per l'analisi del circuito a diodi, questo modello viene utilizzato più frequentemente.

“l'unità si del campo elettrico è ”

Modello semplificato

Modello ideale

In questo modello non vengono considerate sia la resistenza interna Rf che la potenziale barriera Vo. In realtà, praticamente non esistono diodi ideali e si presume che esistano diodi ideali per alcune analisi dei circuiti dei diodi.

Modello ideale

Applicazioni di diodi di cristallo

Questi diodi sono utilizzati in molte applicazioni come i ricevitori radio a cristallo. In questo articolo, il cristallo più utilizzato applicazioni a diodi come il raddrizzatore a diodi a cristallo e il rivelatore a diodi a cristallo sono menzionati di seguito.

Raddrizzatore a diodi di cristallo

Il fisico tedesco Ferdinand Braun mentre studiava le caratteristiche dei cristalli che conducono elettricità ed elettroliti nel 1874, scoprì l'effetto di rettifica nel punto di contatto dei metalli e di alcuni materiali cristallini. Quando i materiali di massima purezza non erano disponibili, il raddrizzatore a punti di contatto a base di solfuro di piombo inventato.

Raddrizzatore a diodi di cristallo

Il diodo a cristallo può essere utilizzato come raddrizzatore per convertire la CA in CC. Poiché conduce solo in una direzione e blocca il flusso di corrente nella direzione inversa come simile al diodo normale, può essere utilizzato per progettare la semionda, l'onda intera e circuiti raddrizzatori a ponte .

Rivelatore a diodi di cristallo

Nel 1900, viene utilizzato principalmente in una radio a cristallo come rilevatore di segnale. La superficie del cristallo entra in contatto con la sonda metallica fine. Pertanto, il diodo di contatto a punti ha ottenuto un nome descrittivo come a rilevatore di baffi di gatto . Questi sono obsoleti e sono costituiti da un filo metallico sottile e affilato che funge da anodo e da un cristallo semiconduttore che funge da catodo. Questo sottile filo metallico anodico chiamato come filo dei baffi del gatto viene premuto contro il cristallo del catodo. Questi rivelatori a diodi di cristallo sono stati sviluppati all'inizio del 1900 e utilizzati per trovare il punto caldo sul materiale semiconduttore catodo di cristallo che viene regolato manualmente per la migliore rilevazione delle onde radio.

Questi sono stati sviluppati principalmente utilizzando cristalli minerali galena o un pezzo di carbone nel 1906, ma la maggior parte dei diodi recenti vengono sviluppati utilizzando silicio, selenio e germanio. Poiché questo diodo consente il flusso di corrente solo in una direzione, la tensione CC è fornita dal segnale portante rettificato per pilotare le cuffie. Nel 1946, Sylvania ha introdotto per la prima volta l'uso del germanio nel diodo a cristallo commerciale 1N34.

Regolazione manuale del diodo a cristallo

Innanzitutto è necessario identificare il punto sensibile cercando l'intera superficie che può essere presto persa a causa della sua vibrazione. Quindi, per rendere l'intera superficie sensibile ed evitare di cercare punti sensibili, questo minerale è stato sostituito con un semiconduttore drogato con azoto.

Lo scienziato G. W. Pickard nel 1906 ha perfezionato questo dispositivo producendo una regione di tipo P localizzata all'interno del semiconduttore utilizzando un contatto metallico appuntito. Per renderlo elettricamente e meccanicamente stabile, l'intero diodo di contatto puntuale è stato incapsulato in un corpo cilindrico fissando una punta metallica in posizione. Anche se ci sono molti diodi come diodi a giunzione e semiconduttori moderni, ancora questi diodi a cristallo vengono utilizzati come rilevatori di frequenza a microonde a causa della loro bassa capacità.

Speriamo che dopo aver letto questo articolo tu possa avere una breve idea del diodo a cristallo. Per qualsiasi aiuto tecnico su questo argomento e anche su progetti elettrici ed elettronici , puoi pubblicare le tue idee, commenti e suggerimenti per incoraggiare altri lettori a migliorare le loro conoscenze.